新天魔界4枪兵:关于污泥处理技术和市场

關於污泥處理技術和市場

一、 污泥處理概況

城市汙水處理廠、化工、造紙等單位在汙水處理過程中產生的污泥，其數量約占總處理水量的0.5-0.7%，含水率以95%計。隨著汙水處理技術的推廣和發展，污泥的排放量大大增加，種類也更複雜，其主要成分為易腐化的有機物，還可能含有多種有毒有去物質。污泥處理的目的是達到減量化、穩定化、無害化和資源化。日前比較成熟的污泥處理方法有填埋、堆肥和焚燒等。

1. 填埋

污泥填埋有直接填埋和衛生填埋兩種處理方式。直接填埋的是將簡單滅菌處理後的污泥直接傾倒到低地或谷地，而衛生填埋是將污泥運至垃圾填埋場與垃圾合併進行無害化填埋，優點是處理成本低，可增加城市建設土地。缺點是污泥中的有毒有害重金屬和病原微生物會污染土地和水資源，必須考慮填埋場的地質、水文和土壤條件，使用受到一定限制。今後污泥填埋處理所占比例將會減少。

2. 堆肥

堆肥處理是將污泥中的有機物進行生物化學降解作用，使之轉化為穩定的腐殖質。堆肥處理可以改善土壤的物理性能增加土壤的保肥能力緩衝作用和微生物含量。堆肥法較好地解決了污泥的出路問題，具有一定的經濟和社會效益，值得研究發展。

今後的發展方向是提高堆肥的質量，進一步開發利用堆肥產品，培育能提高堆肥速度的菌種，發展各種堆肥原料混合發酵。主要問題在於污泥中的重金屬含量是否超過標準。

3. 焚燒

焚燒是使污泥中的可燃成分在高溫下充分燃燒，最終成為穩定的灰渣。焚燒法具有減容、減重率高，處理速度快，無害化較徹底，餘熱可用於發電或供熱等優點。近年來，焚燒法採用了合適的預處理工藝和先進的焚燒方法，滿足了越來越嚴格的環境要求。在發達國家應用較為廣泛。

通過焚燒可利用污泥中豐富的生物能將其作為污泥的燃燒熱源，甚為便捷。焚燒過程中所有的病菌、病原體均被徹底殺滅、有毒有害的有機殘餘物被氧化分解。當污泥的含水量小於38%時，理論上即可不需要輔助燃料直接燃燒。

二、 污泥焚燒處理工藝

污泥焚燒是將污泥置入焚燒爐內，在過量空氣加入情況下，進行完全焚燒。焚燒後最終污泥含水率為0，其中不存在多環芳烴類污染物，其他有機污染物含量也幾乎為0，重金屬離子不能被有效去除，沉積在飛灰和爐渣中，其體積大為縮小使污泥最終處置極為便利。

1、污泥焚燒前處理工藝

污泥含水率的多少是污泥焚燒處理中的一個關鍵因素。它直接影響污泥焚燒設備和處理費用（當污泥揮發物含量高、含水率低時，通常能維持自燃）。因此降低污泥含水率對於降低污泥焚燒設備及處理費用是至關重要的。濃縮污泥的含水率一般在95%以上，採用機械脫水裝置脫水處理後，一般仍高達75%以上。如此高的含水率一方面不能維持燃燒過程的自動進行，必須加入輔助燃料；另一方面使污泥體積龐大，增加了焚燒過程的運輸困難。因此污泥的乾燥處理是焚燒過程中必須解決的首要問題。

污泥所含水分性質複雜，有自由水分、間隙水分、表面水分、結合水分等存在形式。常用的方法是污泥經濃縮、脫水後，採用專門的熱乾燥設備直接或間接乾燥，能使污泥的含水率降到40%以下。

可以考慮使用焚燒爐排煙乾燥，有條件的地方也可建成污泥乾燥場，根據乾燥後的污泥成分可選作燃料，肥料，甚至建材。

一般如將污泥含水率降至與揮發物含量之比小於3:5時，可形成自燃，節約燃料。溫度、時間、氧氣量、揮發物含量也是焚燒能否取得成功的基本條件。溫度超過800℃時有機物才能燃燒。但此時污泥燃燒會產生大量惡臭性刺激氣體。為消除此種氣體一般將溫度升至1000℃或加設二次燃燒設備。焚燒時間越長，焚燒越徹底，但會增加能耗，因此一般污泥焚燒時間為0.5h-1.5h。氧氣是焚燒的動力，通常由空氣供應（空氣量不足，燃燒不充分，空氣量過多，加熱空氣會消耗過多的熱量也不適宜）。一般採用50%-100%過量空氣。污泥揮發物含量一般可反映出污泥含潛熱的量。這部分熱量可用於污泥焚燒，但往往不足以支持燃燒，因此還需從外界補充熱能。污泥在進入焚化爐前加以必要的預處理能使焚燒更有效地進行。將污泥粉碎可使投入爐內污泥均勻，保障燃燒充分；污泥預熱可使其含水率下降，降低污泥焚燒時所耗能源。（有關污泥脫水和幹化的詳細資料參看《污泥脫水及幹化工藝調研報告》）

2、污泥焚燒工藝流程

來自汙水處理廠的剩餘污泥經濃縮、脫水、乾燥後，進入污泥焚燒爐，餘熱可用於空氣預熱、污泥乾燥，焚燒爐尾氣經煙氣淨化系統去除大部分污染物之後，達標經煙囪排入大氣。

3、污泥幹化工藝

污泥烘乾分為接觸式烘乾和對流式烘乾。在接觸式烘乾機中，存在一個固定不變的接觸面， 熱量就通過這個面和導熱介質（蒸汽或熱油）傳向污泥。對流式烘乾的導熱介質（熱風）直接 在污泥小顆粒上流動傳熱，從而產生熱對流。它們之間的關係通過圖 3.1 可以看出。

圖 3.1: 接觸式烘乾和對流式烘乾的區別

一般烘乾過程可以分為兩個階段，即

● 半幹化，最多至粘稠狀態，一般大約達到 45%幹物質，

● 全幹化，至少達到 90%幹物質。 但是剩餘含水量（或者幹物質含量）並不是唯一的評價乾燥效果好壞的標準。不同的烘乾技術，能耗大大不同。最終的利用，要求也不同。農用往往要求一個顆粒化的產品。同時烘乾 也要注意避免含氧過高粉塵化及其比例，因為它會引起自燃，甚至爆炸。根據以上分類，有許 多不同的幹化技術，下面將全面地對各種烘乾機作簡單介紹。

3.1. 接觸式乾燥機

3.1.1. 流化床乾燥機

這種類型乾燥機主要應用於化學工業，食品以及飼料工業。最近幾年流化床乾燥機還被應用於褐煤乾燥，用於火力發電。這種幹化工藝有兩個特點，一是物質（風，塵，沙）流量特別高，二是用高壓蒸汽加熱乾燥機。流化層通過蒸汽的再迴圈起作用，它對流化物（在這裏就是 污泥）的顆粒變化非常敏感，較難控制。流化床乾燥機不是完全的接觸式乾燥機，因為熱量的 一部分也通過熱蒸汽的再迴圈，以對流的形式傳遞。流化床乾燥機不適用於污泥半幹化處理工藝，只適用于污泥全幹化。

3.1.2. 多層臺階式乾燥機

多層臺階式乾燥機原應用於化學工業，食品以及飼料工業，也被稱為真空盤式乾燥機。在真空下或負壓下運行。傳熱系統通過導熱油實現，導熱油作為唯一可選用的傳熱介質在一個封 閉的回路中被迴圈加熱。在涉及導熱油系統的操作中，一定要注意，不要漏油到地上或污染幹 燥產品，因為加溫溫度高 （260—280°C），對導熱油的質量要求較高，對這種特殊油要保證足 夠量的倉儲。因為這種乾燥機單位填充量（每平方米傳熱面積充泥量）比較小，所以不適用於 少量污泥的乾燥。這種多層臺階式乾燥機也不適用於污泥半幹化處理工藝，僅用於污泥全幹化。

3.1.3. 轉盤式乾燥機

轉盤式乾燥機在幾十年前就已經應用於化學工業，食品工業以及飼料工業。特別是混合溶 劑的乾燥。它與污泥乾燥一樣，要求設備防漏，以保證正常運行。如果該設備出現故障，因為 乾燥溫度較低，再加上惰性氣體保護措施，不會有著火和爆炸的危險。此型乾燥機既可以用導 熱油傳熱，也可以用蒸氣傳熱。大多數情況下用低過壓蒸汽加熱，以防油污染。特別值得一提 的是這種轉盤式乾燥機的機動靈活性，它既可以作為半幹化機，也可以作為全幹化機使用烘乾 污泥。這樣一來就可以設計不同的更適合用戶需要的乾燥焚燒工藝，滿足當前與未來污泥處理的要求。

3.2. 對流式乾燥機

3.2.1. 高流速乾燥機（圖 3.5）

這種類型的乾燥機是為了乾燥煤而設計的，後來也被用於乾燥化學產品和食品。要乾燥的物料被拋送入熱氣流裏，並通過此熱氣流從進料口被輸送到出料口。進料口之前往往有一個

衝擊式輪磨機，它將物料先碾碎，再拋送入熱氣流乾燥過程，這樣一來，物料在熱汽流中逗留 很短的時間，就可以達到預訂的乾燥度。如果用於乾燥污泥，高流速乾燥機一般要與垃圾焚燒 爐或者是火力發電廠鍋爐配套使用。近幾年，這種乾燥機不再應用於污泥幹化了。該乾燥機不適用於污泥半幹化工藝，只能用於污泥全幹化。

3.2.2. 帶式乾燥機

帶式乾燥機主要應用於精密化學以及食品工業。它通過交叉或者是反向的熱氣流來實現間 接熱傳導。熱氣是經過內置或外置的熱交換器傳熱產生的，熱交換器的傳熱媒介可以是導熱油， 也可以是蒸汽。帶式乾燥機結構複雜，其中輸送帶的設計是一個棘手的問題。另外，熱氣流會 攜帶一些灰塵，這些灰塵大都堆積在氣流轉向的地方，並會導致運行故障。帶式乾燥機不能用 於污泥的半幹化工藝，僅適用于污泥全幹化。

圖 3.6:帶式乾燥機

3.2.3. 筒式乾燥機

筒式乾燥機適用於幾乎所有領域，例如化學工業，基礎工業，食品和飼料工業的各種產品。 筒式乾燥機的加熱既可以通過熱空氣，也可以通過煙氣。因為風量大，所以除塵器體積也很大。 熱空氣是由外置的熱交換器加熱的，煙氣是燃料焚燒產生的廢氣。進料以及內部輸送片的構成， 是由幹化物料特性決定的。熱氣溫度的高低，以及氣流方向的選擇，也同樣由物料特性決定。 污泥筒式乾燥機都用是直流電驅動旋轉。熱空氣進入時的溫度大致在 450-650°C。因為相對來 說,這種筒式乾燥機的結構不封閉，容易發生自燃或爆炸，所以在污泥的幹化過程中，要特別注 意安全保障。這個包括兩方面，一是安全保護設備投資，另外對於運行安全性的線上監控，也 需要大量的費用與人員。這種乾燥機不能用於污泥半幹化工藝，只能用於污泥全幹化。

3.3. 接觸幹化與對流幹化的比較

在下面的表格裏，對於不同的接觸式乾燥機（表 3.1）和對流式乾燥機（表 3.2）進行了性能的總結。接下來的表 3.3，對兩種乾燥機的特性作了一下比較。

1-脫水污泥料倉

2-污泥泵

3-混合，造粒

4-筒式乾燥機

5-焚燒

6-熱交換器，空氣預熱

7-尾氣排放

8-鼓風機

9-輸送螺旋

10-鬥式提升機

11-篩選機

12-上輸送螺旋

13-下輸送螺旋

14-輪磨

15-粉料倉

16-配料螺旋

17-製冷機

18-鬥式提升機

19-造粒後污泥料倉

20-卡車輸送乾燥後污泥

21-電除塵布袋

22-鼓風機

23-液化器

24-回程鼓風

25-除塵機，設備除塵

流化床乾燥機

多層臺階式乾燥機

轉盤式乾燥機

最終產品

全幹/半幹化工藝

小顆粒,

有/無返料混合 可以/

粗顆粒,

有/無返料混合 可以/

小,粗顆粒,

有/無返料混合 可以/

排出的臭蒸汽

含水量高，含空氣量少

含水量高，含空氣量少

含水量高，含空氣量少

粉塵含量

很高

低

低

溫度調節

高溫，由內置熱交換器中 的高壓蒸汽壓調節

高溫，由導熱油調節

低溫，由低過壓蒸汽壓調節

安全性

迴圈汽中有粉塵，污泥易 粘附於設備內壁，設備中 乾燥污泥

接觸傳熱面溫度高

（230°C）

很安全，因為污泥溫度低， 氧氣含量低

載荷特性

大約 80%

好

好

單位蒸發水能量需求

-熱量

-電量

-約 2750[KJ/Kg H 2O]

-約 100-200[KW/tH O]

-約 3260[KJ/Kg H 2O]

-約 45-60[KW/tH O]

-約 2750[KJ/Kg H O]

-約 45-55[KW/tH O]

廠房空間需求

空間需求小，填充量大

空間需求大，填充量小

空間需求小，填充量大，設 備結構緊湊

維護費用

高，因排出蒸汽中粉塵量 高

小

小

表 3.1:不同接觸式乾燥機的比較

高流速乾燥機

帶式乾燥機

筒式乾燥機

最終產品 全幹/半幹化工藝

粉塵,

可以 / 不可以

小杆條狀

可以 / 不可以

粗顆粒，

可以 / 不可以

排出的臭蒸汽

高，部分不可冷凝液化

高，部分不可冷凝液

高，部分不可冷凝液化

粉塵含量

很高，全部通過高速氣流 排出，需要一個大的除塵 裝置

比較高，內迴圈中也較 高

比較高，在設備傳送中形成

溫度調節

比較簡單，熱源處氣流溫 度測量，調節

難，因為每個區都有內 置熱交換器

比較簡單，熱源處氣流溫度 測量

安全性

正常,因為不存在填充度 的問題（短時間）

正常，因為是低溫運行

不好，填充度高，運行溫度 高，含氧高

載荷特性

最多到 60%

好

大約 50%

單位蒸發水能量需求

-熱量

-電量

高

-3200-3500[KJ/Kg H 2O]

-3200[KJ/Kg H O]

-20-30[KW/tH O]

-3200-3500[KJ/Kg H 2O]

廠房空間需求

空間需求小，填充量大除塵機體積卻很

空間需求大

空間需求大，包括附屬設備

維護費用

幹化很低，除塵卻較高

小

乾燥機低，附屬設備高

表 3.2:不同對流式乾燥機的比較

接觸幹化工藝

對流幹化工藝

尾氣排放量很低

（水蒸汽+少量漏氣，尾氣中水含量

煙氣量大（尾氣中水含量小:0.5-0.8Kg H 2O/Kg 尾 氣）

尾氣處理費用小（旋風分離器，液化器，小型的 除臭裝置）

煙氣處理費用高（旋風分離器，布袋除塵機，冷凝 液化器，大型的洗滌除臭裝置）

再次污染，僅限於蒸汽的冷凝液化產生的污水

高度的再次污染，通過額外的洗滌和冷卻，產生很 多污水

尾氣可以作為熱源應用（5-10 公斤的飽和蒸汽） 多層臺階式乾燥機必須用導熱油加熱,（230°C）， 流化床乾燥機用高壓蒸汽

尾氣不可再應用，大多數情況下要用不可再生燃料 或垃圾，以使煙氣溫度達到 450-600°C。

投資成本和運行費用 約 150-190 歐元/噸幹物質

投資成本和運行費用 約 220-280 歐元/噸幹物質

表 3.3:接觸式幹化和對流式幹化的特性比較

4、污泥焚燒設備

污泥焚燒過程中的核心設備是焚燒爐。焚燒爐的選用主要取決於污泥的處理量及其特性，以及財力、技術等。對於處理量小，熱值低的污泥採用投資較少的簡易焚燒爐是恰當的；對於處理量大，資源利用率高的污泥可使用投資較大、技術裝備較好的焚燒爐。日前使用的有立式多層爐，回轉窯爐，流化床爐，噴射焚燒爐等。

流化床焚燒爐己被廣泛用於焚燒城市生活垃圾和有機固體廢棄物。日本、美國、歐洲各國非常重視流化床焚燒爐技術的發展。迴圈流化床燃燒技術是近一十多年來迅速發展起來的一種新型清潔高效燃燒技術。在爐膛下部佈置有耐高溫的布風板，板上用惰性顆粒作為載熱媒體。一次風從爐膛底部進入使爐內獲得流態化，二次風從布風板上方引入，燃料從流化床側部或上部進入，發生強烈的翻騰和迴圈流動。

流化床焚燒爐燃料適應性廣，燃燒熱效率高，能有效控制SO2:和NO2等有機氣體的產生，燃燒熱強度高，設備體積小，單位投資少，在低熱值燃料焚燒方面有明顯的優勢。我國污泥成分較複雜、含水量較高、發熱值較低，流化床焚燒技術無疑是我國目前實現垃圾和污泥的高效、穩定和低污染燃燒的一項重要技術措施。國內中科院、浙江大學、東南大學等單位正在進行流化床鍋爐焚燒污泥試驗，取得了一定的經濟和社會效益。

三、污泥焚燒工程實例

1. 德國HSM汙水處理廠流化床焚燒工藝

在德國污泥焚燒工藝已有40年的歷史，1962年第一台焚燒爐在德國投入使用。目前在德國，每年約有2.5-3百萬噸的污水污泥產生，其中30%用於農業（堆肥），56%填理，14%焚燒。由於污泥中含有有害重金屬，農民不願接受，預計用於農業方面的比例會逐年下降。又因填理土地有限，而對這方面的衛生標準日趨嚴格，特別是歐盟頒佈的《城市廢物技術指南》帶來更加嚴格的規定。己經通過的新版本明文規定，禁止填理有機物含量超過5%的污泥。由於這一法令的頒佈，當前被認為最重要的處理路線-----沒有無機化的填理，將不再實用。污泥無機化處理的唯一出路就是污泥焚燒工藝。近年來，焚燒工藝變得越來越成熟，也越來越適應環保的要求。特別是在焚燒爐煙氣淨化這一重要領域，煙氣中的有害成分經過一系列設備的處理後，己完全達到德國嚴格的大氣環保要求。當然，石油危機的影響也不能被忽視，人們在設計焚燒爐時，有意識地考慮到能源的回用。

日前在德國境內，己有近40個汙水處理廠擁有多年的污泥焚燒工藝的實際運行經驗。其中10家工廠混燒生活垃圾和污水污泥，20多家焚燒城市污水污泥，9家專門進行工業廢水污泥的焚燒處理。在德國，污泥焚燒爐首先始于多段豎爐，而後流化床爐逐漸取代多段豎爐。日前，流化床焚燒爐的市場佔有率超過廠90%，焚燒污泥的含水率在45%-80%之間，另外，在燃煤CFB鍋爐中也在考慮混燒污泥。

在柏林自1985年以來運行著歐洲最大的活性污泥流化床焚燒爐，其爐格柵面積為25m2，處理75%水分的污泥15t/h。德國Renkurn/Netherlands的Pareno造紙廠流化床鍋爐用於發電，燃料有四種：廢水污泥，20000t/a；脫墨污泥，20000t/a；樹皮，40000t/a；輔助燃料為垃圾球（refuse pellets），主要由廢紙和木材組成；另外含有8%的廢料，其灰分含量大約為11%，鍋爐的最大蒸汽連續輸出量22t/h，最大工作壓力75bar，蒸汽壓力50/65bar，蒸汽溫度470℃，給水溫度105℃，排放氣體溫度180℃，灰含量（max）30mg/m3。德國Hamburg-Harburg技術大學建設的流化床與迴圈床試驗台系統，主要開展廠流化床和迴圈床燃用污泥污染排放特性的比較研究。

1）HSM污泥焚燒處理廠概況

該廠是德國第一個使用焚燒工藝來處理污水污泥的水廠。在1982年該廠投入使用兩台流化床焚燒爐，取代原來兩個己有20年歷史的多段豎爐。這是由於HSM汙水處理廠原來的多段豎爐在運行過程中，所排放的煙氣對空氣造成嚴重污染，無法達到環保要求；其次它的運行還需要大量的熱油和天然氣助燃，從而花費巨大；此外，在爐膛內部不能保證爐內的柵後物質和懸浮污泥完全混合一起被燃燒。基於以上劣勢，人們決定採用流化床這種新的爐型。

HSM汙水處理廠污泥焚燒區主要處理設備有：3台污泥乾燥機，1台廢氣冷凝器，1台污泥輸送機，1台格柵物質處理器，1座流化床焚燒爐，1座餘熱鍋爐（飽和蒸汽壓9bar），1台靜電除塵器，1台准乾燥煙氣洗滌裝置（2個洗氣池，1個噴射乾燥機，1個靜電除塵器），鋼結構，100m高的煙囪等。

2）污泥焚燒工藝流程

HSM汙水處理廠的污泥焚燒工藝由離心機一乾燥機一流化床焚燒爐一餘熱鍋爐一靜電除塵器一灰塵貯房一準乾燥煙氣洗滌裝置一煙囪等幾部分組成。

流向離心脫水機的污泥是由約65%的消化污泥和35%的剩餘污泥所組成，經機械脫水後，污泥含水率降至75%。在該水廠的污泥焚燒系統中所使用的乾燥機形式為圓盤乾燥機（飽和蒸汽壓為9bar）污泥經過乾燥處理後，可達到50%-55%的含水率。這種組分的污泥在流化床爐中可保證自行燃燒，無需額外添加助燃劑，可大大減少能源的浪費。

3）流化床焚燒爐

1982年投入使用的流化床焚燒爐是該污泥焚燒系統的核心部分。它幾乎無須額外添加燃料和煙氣再焚燒。因此它大大優於多段豎爐。煙氣和飛灰在850℃左右時在同一個方向離開焚燒爐，在餘熱鍋爐中溫度降至2100℃，在接下來的靜電除塵器I中進行脫塵，剩餘的灰塵含量約為100mg/m3。經過准乾燥煙氣洗滌裝置淨化後的煙氣通過煙囪排放，灰塵被貯存在灰塵貯房中，稍後再利用或者運走。

在該焚燒爐的爐膛內，有一個懸浮的焚燒區。當處於靜止狀態時，爐膛內有一個大約50cm厚的細砂床置於噴嘴式氣體分配板之上。在焚燒爐運轉過程中，熱空氣從爐膛下部通入，並以一定速度通過分配板，從而細砂床呈“沸騰”狀態，產生了一個約1.5-2.0m的流化床。污泥從塔側的投料口投入到流化床上，污泥便急速燃燒。直接位於流化床區域上的爐區是二次燃燒區。該流化床具有的特性是：在焚燒過程中，污泥中有機物所產生的熱量，可作為污泥中所含水分蒸發所需的能量，這樣對於流化床的一次燃燒區來說，附加燃燒室就不需要了，從而使流化床的溫度比煙氣的出口要低℃。

4）煙氣處理

燃燒過程中過剩空氣係數為1.4，所產生的煙氣在850-900℃的溫度範圍從爐膛上部排出，進入餘熱鍋爐（在此所產生的9bar的飽和蒸汽用於污泥乾燥機的加熱），同時煙氣在這裏被冷卻到210℃。該流化床的另一特性是它在運轉過程中所產生的爐渣非常少，主要是很細的飛灰，散佈在煙氣中，可通過餘熱鍋爐後的靜電除塵器來捕集。煙氣中所含有的有害污染物通過噴霧式濕法洗滌去除。在該水廠，共設有2個洗氣池，分別採用的是水和NaOH溶液進行濕法洗滌。

准乾燥煙氣洗滌裝置是由噴射乾燥機、靜電除塵器Ⅱ、兩個洗氣池所構成，它的處理流程如下圖所示。這套裝置是為了進一步去除煙氣中尚存的灰塵、重金屬和硫、氯、氟、氮氧化物等有害物質，煙塵量可以降低到

5）能量利用

HSM汙水處理廠正在運轉的整個污泥焚燒系統，非常注重能源的經濟性。在保證污泥良好的脫水、乾燥和焚燒的前提下，對污泥焚燒流程中各個處理單元所產生的熱量進行充分的迴圈利用。流化床焚燒爐所產生的煙氣在850-900℃被排出，進入餘熱鍋爐，在這裏被冷卻到210℃（該溫度是靜電除塵器工作的適宜溫度），此時所產生的9bar的飽和蒸汽供給焚燒爐前面的乾燥機使用。

乾燥機在對含水率約為75%的脫水污泥進行乾燥時，將從污泥中所蒸發出來的水分的熱量進一步通過廢氣冷凝器裝置收集。該熱量分為三部分被利用：一部分作為工廠廠房的直接熱源；第二部分是將消化污泥與來自廢氣冷凝器中的部分熱量相混合，可將到達離心脫水機時的液態污泥預加熱至500℃，利用這種提取熱量的方法可以達到一個意想不到的效果，脫水污泥的含水率提高了2%，並且節省了10%的絮凝劑；第三部分，可通過熱交換器將熱量作為消化池的加熱熱源。

2. 荷蘭SNB污泥焚燒廠

SNB污泥焚燒廠是目前歐洲最大的污泥處理中心，位於荷蘭。該中心由荷蘭的五個汙水處理公司共同投資建設，由BAMAG屬下的THYSSEN公司技術總包，荷蘭STORK工程公司總承包基建與安裝。

該廠處理規模約為300tDS/d，處理量約為荷蘭全國總污泥量的27%，除處理五個投資者的污泥外，還可以接收其他汙水處理公司的污泥。運達的脫水污泥經半幹化後從焚燒爐（隋性粒子流化床焚燒爐）上部進入，焚燒後的煙氣經熱交換回收熱量，回收的熱能用於污泥半幹化。尾氣處理系統包括電除塵、酸洗、堿洗、活性炭吸附和布袋除塵。

3. 浙江大學65t/d污泥焚燒爐

韓國某公司受政府委託，承擔清州汙水處理廠污泥的焚燒處理專案，浙江大學熱能工程研究所承擔污泥焚燒爐的設計及供貨任務。污泥焚燒爐要求能處理水分為85.1%的清州污水污泥65t/d（保證工況），以廢油為輔助燃料，同時預留加煤口作為焚燒試驗用。還要求能處理廢塑膠和廢橡膠，處理量各為2.5t/d。

鍋爐的負荷調節範圍為44%-100%污泥量。設備製造委託無錫鍋爐廠，自動點火裝置和輔助油系統由浙江大學熱能工程研究所設計和製造。根據韓國某公司給定的設計條件，以儘量高的熱空氣溫度(約300℃)，計算出需要輔助油為280kg/h，蒸發量為2.5t/h，設計床溫850℃，其結構如上圖所示。

由於採用廢油為輔助燃料，為了增加廢油在床內的焚燒份額，採用較低的流化風速2.21m/s。懸浮段的風速為1.31m/s，使污泥及廢物在爐內停留時間達5S以上，從而可以有效破壞煙氣中的有害有機物，不致引起二次污染。

鍋爐已於1996年6月製造完成並運往韓國。經過一年多的安裝和調試，於1997年11月開始投人運行，運行情況良好。由於當地污泥水分高出設計值較多，高達91.64%，低位發熱量只有925kJ/kg，導致廢油的投人量比設計值高許多，爐膛出口煙溫也比設計值高50℃。

4. 上海石洞口污泥幹化焚燒處理工程

1）工程概述

上海石洞口城市汙水處理廠設計水量為40萬m3/d，採用具有除磷脫氮功能的一體化活性污泥法作為汙水處理工藝，處理對象為城市污水（含有大量以化工、制藥、印染廢水為主的工業廢水），產生的污泥量為64t/d幹泥，經脫水後含水率為70%，污泥體積為213m3/d。

幹化焚燒聯合處理工藝採用低溫幹化-高溫焚燒兩套系統串聯運行。採用的流化床幹化工藝可以將脫水污泥幹化工藝從70%降低到10%（最低5%）。焚燒採用迴圈流化床焚燒爐通過焚燒幹化污泥，以導熱油（或蒸汽）形式回收煙氣中熱量，將回收的熱量用於幹化系統。該聯合工藝可以達到能量的自平衡。

上海石洞口設計污泥的幹化和焚燒，污泥熱值高，能源平衡有餘。污泥流化床焚燒爐，溫度在800℃以上，爐內有砂粒迴圈使用，外排氣體要適當處理。污泥焚燒爐遠比垃圾焚燒爐的工藝簡單得多，且污泥焚燒不會產生二惡英。

2）污泥特性

採用不同的脫水工藝其脫水污泥的含水率是不同的，大致範圍是65%～85%。對於後續幹化焚燒處理工藝，脫水污泥的含水率直接影響到後續處理構築物的規模以及幹化焚燒的熱量平衡，理論上越低越好，但是機械脫水程度越高，設備投資會增加，加藥量也會增加，處理成本隨之提高，因此合理選擇設計含水率很重要。

理論上脫水污泥含水率在70%時，可以不加輔助燃料，實現直接燃燒，但是由於污泥中的水分在高溫下蒸發（850℃以上），會損失大量熱能，所以必須通過高效的高溫空氣預熱器回收這些熱量，並將助燃空氣預熱到600℃以上。就目前的工程技術水平而言較難實現。採用目前相對較成熟的低溫幹化工藝，使污泥中水分在較低的溫度下蒸發，以較少的熱量降低含水率，提高系統的熱效率，使整個系統的熱量處於平衡狀態。

3）幹化工藝

幹化工藝是本系統的核心工藝。由於幹化污泥具有易燃、易分解的特點,為保證安全和衛生，幹化系統內必須保證低溫、低氧狀態。同時由於污泥在40%～60%含水率時具有易粘結的特性，因此選用設備必須防止污泥粘結在換熱面，從而降低熱效率，甚至影響運行。

經過多次方案比較和設備招標，最終選用了進口流化床低溫幹化系統。該系統幹化溫度為85℃，系統內控制含氧量<4%。該系統的特點是採用流化床幹化機。幹化過程在流化床內進行，流化床底部佈置蒸汽盤管。空氣從床底經過盤管加熱後進入床身，熱空氣一方面使床身中的污泥處於流動化，防止污泥粘結，另一方面也與污泥進行充分換熱，蒸發其中的水分，蒸發出來的水分和空氣一起被引入洗滌冷卻塔內，經噴淋後，水分被去除，餘下的幹空氣則迴圈使用。經幹化後的污泥含水率降為5%～10%。幹化系統每蒸發1t水分，消耗熱能為2800kJ。

4）焚燒工藝

經幹化系統處理後的污泥儲存在幹污泥料倉中，通過輸料機送入焚燒爐，在投加污泥的同時，可以投加生石灰（用於脫硫）。投加的幹污泥經爐內預置的床砂加熱後迅速升溫，並開始著火燃燒，經燃燒後的污泥被迴圈流化床床身內的高速氣流帶出，通過熱旋風分離器，將其中比重較大的未燃盡顆粒收集下來，然後重新送入焚燒爐焚燒，燃盡後的輕小顆粒和高溫煙氣一起進入後續煙道。煙道內佈置餘熱鍋爐、空氣預熱器用於回收熱量。

煙氣排出前通過半幹法脫硫和布袋除塵器除塵，參照《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2001)的排放標準排放。由於幹化污泥燃燒特性接近褐煤，經過迴圈流化床焚燒爐現場試驗，其焚燒特性良好，因此許多國內廠家均有能力配套，技術也相當成熟，採用國產的流化床焚燒爐。

四、小結

污泥處理過程中，必須進行經濟性分析，結合經濟發展形勢，選擇適合的方法。

在進行污泥焚燒處理的工藝選擇中，應注意以下幾點：

1、工藝選擇時須進行全方位的比較

污泥焚燒工藝應用較多的是流化床焚燒爐，但是污泥幹化技術呈現多樣化的格局，各種工藝各有優缺點，與焚燒工藝相結合時有不同的適用條件。對特定地區的污泥處理處置專案在選擇工藝時要結合當地情況從以下方面作綜合比較：1）投資成本，要充分考慮設備的使用年限等；2）運行成本，包括能耗、藥耗、日常維護與人員費用等；3）維護成本，包括易損件的更換成本、停機維護時的設備停運成本、維修人員配置成本等；4）運行安全評估；5）最終產品的處置成本及處置方式的可持續性。

2、規劃和建設大型的污泥處理處置中心

荷蘭SNB污泥處置中心的收支情況說明了規模與效益的關聯。該廠總投資約7000萬歐元。根據所提供的資料測算，該廠年運行成本約為1300萬歐元，年收入為2200萬歐元，折合每t濕泥的處理成木約為26歐元，而污泥處理的收費標準為55-70歐元。可見，規模效應在污泥焚燒廠的建設中同樣發揮了作用，建設一定規模的污泥處理中心可以產生很好的經濟效益與環境效益。

3、引進技術，培育國內設備製造能力

污泥處理處置廠的投資費用很高，設備購置及安裝費用占總投資近80%，若要降低投資成木，關鍵在於降低設備費用。將整套的設備加以適當分類，大部分設備可以採用“引進技術、國內加工”的方式生產製造，不僅可以大幅降低投資成本，還能培育國內的環保設備生產能力。

4、建設試驗性生產線的必要性

目前國內污泥焚燒處理廠很少，為了更為準確地測算投資與運行成本、學習建設與運行管理經驗，建設具有一定規模的試驗性污泥幹化焚燒處理廠是很有必要的。